DE1508442A1

DE1508442A1 - Verfahren zur gesteuerten Abkuehlung von Draht

Info

Publication number: DE1508442A1
Application number: DE19661508442
Authority: DE
Inventors: Hoffmann Dipl-Ing Bernd
Original assignee: Schloemann AG
Current assignee: Schloemann AG
Priority date: 1966-05-07
Filing date: 1966-05-07
Publication date: 1969-10-23
Also published as: DE1508443A1; AT303783B; GB1180991A; BE698054A; AT300001B; NL6706383A; DE1508443B2; LU53498A1; US3547421A; SE332197B

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. ULRICH PLÖGER ⁴ PiiSSELpOBF.BENRATH 19.NOV. 1968

BEN RATHE R SCHLOSSALLEE 89 TELEFON 713234

^PY§08U2

P 15 08

^REGNn- S 1875

Schloemann Aktiengesellschaft, 4 Düsseldorf, Steinstr. 13

Verfahren zur gesteuerten Abkühlung von Draht

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gesteuerten Abkühlung von Draht bei gleichzeitigem Kornwachstum, wobei der Draht nach Verlassen des letzten Walzgerüstes in nicht konzentrischen, sich überlappenden Windungen abgekühlt und auf eine Fördereinrichtung abgelegt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist in der britischen Patentschrift 1 024 713 beschrieben. Danach war es bekannt, den Draht nach Verlassen des letzten Walzgerüstes zunächst auf eine zwischen 816°C und 65Ö°C liegende Temperatur bevorzugt mittels Wasser abzukühlen. Im Anschluss hieran wurde der Draht einem Windungsleger zugeführt, aus dem er in Windungen abgelegt und auf einer unbedeckten, offenen Stecke gefördert wurde. Während dieses Vorganges kommt es zu einer weiteren Abkühlung des Drahtes, wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit ca. 6-7°C beträgt. Zwar ist es auf diese Weise grundsätzlich möglich, ein Kornwachstum herbeizuführen, doch wird insgesamt nur ein verhältnismässig feinkörniges Gefüge erzielt.

Nach dem Bericht des Werkstoffausschusses des Vereins deutscher Eisenhüttenleute Nr. 53, 1944, ist es auch bekannt gewesen, einen Ausgleichsofen für einen nach dem Walzen vorzunehmenden Härtevorgang zu benutzen. Jedoch war im Hinblick

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Neue Unterlagen (Art. 7 § 1 Abe. 2 Nr. I Satz 3 dss Änderungsges. v. 4. 9. IT.

auf die Verwendung eines derartigen Härteofens nach einer Veröffentlichung in "Stahl und Eisen" 1953, Seite 1349, nur bekannt, dass das Walzgut vor seinem Eintritt in den Ofen auf eine Temperatur unterhalb des A^-Punktes abgekühlt werden musste. Bei einer derart niedrigen Temperatur ist jedoch gleichfalls kein nennenswertes Kornwachstum mehr zu erzielen.

Der Erfindung liegt die an sich bekannte Überlegung zu Grunde, dass die Zieheigenschaften grobkörniger Stähle besser als diejenigen feinkörniger Strukturen sind. Gegen-

ftk stand der Erfindung ist demgemäss eine Verbesserung des einleitend beschriebenen Verfahrens mit dem Ziele, eine erheblich verstärkte Grobkornbildung zu bewirken. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass vor dem Abkühlen die Temperatur zum Zwecke des Kornwachstums bis auf eine Korngrösse unter oder gleich 5 gemäss ASTM-Norm gehalten wird. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren kommt es also zunächst nicht zu einer Abkühlung des Walzdrahtes. Dadurch gelingt es, das genannte Grobkorn im Gefüge zu erzielen und damit die Zieheigenschaften des Drahtes wesentlich zu verbessern. Insbesondere werden entsprechende Nachbehandlungsverfahren, die allganein mit Patentieren bezeichnet werden, hierdurch entbehrlich.

ψ Zugleich wird überraschenderweise dadurch einer schädlichen Verzunderung des Drahtes entgegengewirkt.

Bei einem Stahldraht mit mehr als 0,3% Kohlenstoff wird der Draht bei einer Temperatur oberhalb des Ag-Punktes auf die Fördereinrichtung abgelegt und durch seine» Abkühlung entgegenwirkende Maßnahmen so lange oberhalb des A₃-Punktes gehalten, bis das Drahtgefüge eine Korngrösse unter oder gleich 5 gemäss ASTM-Norm erreicht hat. Dieses Verfahren hat, wie sich aus den Figuren 2 und 3 entnehmen lässt, noch den weiteren Vorteil, dass sich

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die Umwandlungsbereiche im ZTU-Schaubild mit wachsender Korngrösse zu längeren Zeiten hin verschieben und demnach bei niedrigeren Temperaturen durchfahren werden. Das bedeutet aber gleichzeitig Bildung eines feinerstreifigen perlit ischen bis sorbitischen Gefüges und ausserdem noch weniger Ferritausscheidung an den Korngrenzen.

Um der Verzunderungsneigung des Stahles bei der Haltetemperatur weiterhin entgegenzuwirken, ist es insbesondere vorteilhaft, das Halten der Drahttemperatur in einer nicht oxydierenden Atmosphäre vorzunehmen.

Für die Stähle mit mehr als 0,3% Kohlenstoff ist ein Ablegen auf die Fördereinrichtung bei einer Temperatur von 50 bis 100⁰C oberhalb des Ag-Punktes von Vorteil.

Bei Stahlqualtitäten mit Einlagerungen von nicht gelösten Beimengungen, wie z.B. Carbiden, Nitriden oder Oxyden wird es darüber hinaus sogar erforderlich sein, dass der Draht auf dem Weg zur Legevorrichtung abkühlungsgeschützt geführt wird. Diese Einflüsse haben nämlich eine das Kornwachstum hindernde" Eigenschaft, so dass der Draht dann mit möglichst hoher Temperatur auf die Fordereinrichtung abgelegt werden muss, damit die Austenitkörner in der vorgesehenen Kornwachstumsstrecke die gewünschte Grosse erreichen können.

Das Halten der Temperatur wird dadurch erreicht, dass dem Wärmeverlust der Drahtwindungen entweder durch VJärmeisolation oder aber durch Wärmezufuhr von aussen entgegengewirkt wird.

Die Erfindung sei weiterhin anhand der Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Drahtbehandlungsanlage zur Durchführung des Verfahrens im Anschluss an das Walzwerk,

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Fig. 2 ein isothermes ZTU-Schaubild für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und feinkörnigem Gefüge mit schematischer Darstellung verschiedener Abkühlungsverfahren und

Fig. 3 ein isothermes ZTU-Schaubild. für Stahl mit gleichem Kohlenstoffgehalt und grobkörnigem Gefüge mit schematischer Darstellung des erfindungsgemässen Abkühlungsverfahrens im Vergleich zu den anderen Verfahren.

In Fig. 1 durchläuft der Walzdraht nach Verlassen des letzten Walzgerüstes 1 eine Drahtführung 2, die je nach Stahlqual-ität des Walzdrahtes auch als Wasserkühlstrecke dient j und wird dann von einer Legevorrichtung 3 in Verbindung mit einer Stoplperkante 4 in nicht konzentrischen, sich · überlappenden Windungen auf eine Fördereinrichtung 5 mit einer Temperatur oberhalb der Austenitumwandlungstemperatur abgelegt und von dieser einer Ringsammeivorrichtung 8 zugeführt.

Die Drahtwindungen durrahren nach Ablage auf der Fördereinrichtung 5 zunächst eine Kornwachstumsstrecke 6, in der die Drahttemperatur entweder durch Wärmeisolation oder durch Wärmezufuhr möglichst konstant gehalten wird, wobei die die Drahtwindungen umgebende Atmosphäre zweckmässig nicht oxydierend ist. Die Wärmezufuhr kann sowohl/eleRtrische Beheizung als auch durch Gasbeheizung erfolgen, wobei die Gasbeheizung den Vorteil bietet, durch Verbrennung ohne Luftüberschuss in einfacher V/eise eine nicht oxydierende Atmosphäre zu erzeugen und damit einer zu starken Verzunderung des Drahtes entgegenzuwirken.

Im Anschluss an die Kornwachstumsstrecke 6 durchfahren die Drahtwindungen eine Abkühlungsstrecke 7, in der durch eine

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nicht dargestellte, gesisuerte Luftabkühlung in bekannter Weise die Umwandlung des Drahtgefüges von Austenit zu Ferrit und Perlit vorgenommen werden kann, sofern es sich um Stähle entsprechender Art handelt.

In Fig. 2 ist durch die Kurve a die Abkühlungskurve beim Bleipatentieren dargestellt, während die Kurve b den Abkühlungsverlauf eines Stahldrahtes, der nach Verlassen des letzten Walzgerüstes und nach Durchfahren einer Wasserkühlstrecke von einer Legevorrichtung auf eine Fördereinrichtung abgelegt wird, in vereinfachter Form veranschaulicht werden soll. Zwar handelt es sich bei der Kurve b nicht um eine isotherme Umwandlung, doch bietet die schematische Darstellung der verschiedenen Abkühlungsverfahren eine qualitative Vergleichsmöglichkeit.

Beim Bleipatentierverfahren wird der Stahldraht durch Eintauchen in ein Bleibad mit einer Temperatur von etwa 500 bis 550° sehr schnell von seiner Austenitisierungstemperatur heruntergekühlt und dann bis zum Umwandlungsende auf nahezu konstanter Temperatur gehalten. Die Abkühlungskurve durchfährt die Umwandlungslinien möglichst genau in der Perlitnase oberhalb des Zwischenstufenbereiches und unterhalb der Ferritausscheidung, so dass der Draht ein rein sorbitisches Gefüge erhält.

Demgegenüber wird die Abkühlungsgeschwiridig-keit des Verfahrens nach der Kurve b so gesteuert, dass die Abkühlungskurve b die innere Linie im ZTU-Schaubild, d.h. die Linie der beendeten Perlitumwandlung möglichst in Nähe der Nase durchfährt. Dabei wird zunächst einmal Ferrit ausgeschieden und dann Perlit, der mit der Zeit immer feinstreifiger wird und zum Ende der Umwandlung auch Anteile an Sorbit enthält.

Während in Fig. 2 die Umwandlungslinien für einen feinkörnigen Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt eingetragen sind, stel-

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len die Umwandlungslinien in Fig. 3 die eines grobkörnigen Stahles mit gleichem Kohlenstoffgehalt dar, wobei Beginn und Ablauf der Umwandlung im Perlitbereich zu längeren Zeiten verschoben sind. Ebenfalls wird das Feld der Ferritbildung durch grobkörniges Ausgangsgefüge verkleinert, so dass weniger Ferrit an den Korngrenzen ausgeschieden wird. Die Kurve c nach dem erfindungsgemässen Verfahren soll die innere Umwandlungslinie an der gleichen Stelle wie die Kurve b durchfahren. Da die innere Umwandlungslinie aber zu längeren Zeiten verschoben ist, hat das erfindungsgemässe Verfahren nach der Kurve c gegenüber dem der Kurve b eine langsamere Abkühlungsgeschwindigkeit, d.h. die Kurve c durchläuft das Umwandlungsgebiet flacher und nähert sich der Kurve a, so dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren der Perlit feinerstreifig ausfällt als bei der Abkühlung eines feinkörnigen Drahtgefüges.

Die dargestellten ZTU-Schaubilder sind im Hinblick auf den gesamten Vorgang insofern unvollständig, als sie erst mit der Temperatur A₃ beginnen können, weil erst von dem Zeitpunkt, zu dem diese Temperatur erreicht ist, die Umwandlungszeit zu laufen beginnt. Vor dieser Zeit liegende Temperaturen kann man wohl schematisch darstellen, doch ist eine derartige Darstellung grundsätzlich fehlerhaft, weil der Zeitmaßstab logarithmisch ist. Die in den Figuren 2 und 3 gewählte geradlinige Darstellung der Abkühlungskurven b und c ist insofern nicht ganz exakt, als die Abkühlungsgeschwindigkeit mit fallender Temperatur infolge der abnehmenden Temperaturdifferenz zur Kühlluft ebenfalls kleiner wird, ferner bei der allotropischen Umwandlung von Austenit zu Ferrrit Wärme frei wird und ausserdem beim ZTU-Schaubild allgemein die Zeit im logarithmischen Maßstab aufgetragen wird. Da aber die Kurven b und c in der gleichen Weise fehlerhaft dargestellt wurden, wird der qualitative Vergleich der beiden Abkühlungskurven dadurch nicht beeinflusst.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum gesteuerten Abkühlen von Draht bei gleichzeitigem Kornwachstum, wobei der Draht nach Verlaseen des letzten Walzgerüstes in nicht konzentrischen, sich überlappenden Windungen abgekühlt und auf eine Fördereinrichtung abgelegt wird, dadurch gekennzeichnet₃ dass vor dem Abkühlen die Temperatur zum Zwecke des Kornwachstums bis auf eine Korngrösse unter oder gleich 5 gemäss ASTM-NDrm gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ dass das Halten der Drahttemperatur oberhalb des A~- Punktes in einer nicht oxydierenden Atmosphäre erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Draht mit einer Temperatur von 50 bis 100 C oberhalb des A~-Punktes auf die Fördereinrichtung abgelegt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnetj dass der Draht auf dem Weg zur Legevorrichtung abkühlungsgeschützt geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet> dass die Temperatur der Drahtwindungen im Bereich oberhalb, des Ao-Punktes im Sinne einer Konstanthaltung beeinflusst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass einem Wärmeverlust der Drahtwindungen durch Warmeisolation entgegengewirkt wird.

BAD ORIGINAL

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. Verfäiren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeiohnetj dass einem Wärmeverlust d«r Drahtwindungen durch Wärmezufuhr entgegengewirkt wird.

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